科學(xué)家在靈長(zhǎng)類動(dòng)物的大腦中發(fā)現(xiàn)了面部檢測(cè)電路

靈長(zhǎng)類動(dòng)物可以通過新發(fā)現(xiàn)的大腦回路以驚人的速度從眼角檢測(cè)到人臉。

腦部掃描顯示，當(dāng)恒河猴（獼猴穆拉塔）在它們的周邊視覺中捕捉到一些東西，模糊的混亂在不到 40 毫秒的時(shí)間內(nèi)被歸類為面部或物體，甚至在動(dòng)物將目光轉(zhuǎn)向之前獲得適當(dāng)?shù)摹⒂斜鎰e力的眼神。

信息的快速傳輸是通過一種進(jìn)化上古老的“捷徑”發(fā)生的，這種“捷徑”被稱為上丘，它從眼睛傳播到視覺皮層的早期部分，然后傳播到中腦的一部分。該回路與大腦中識(shí)別熟悉面孔的部分不同，后者涉及一個(gè)更長(zhǎng)的回路，該回路流經(jīng)靈長(zhǎng)類動(dòng)物視覺皮層的“年輕”部分。

例如，人類的大腦可以認(rèn)識(shí)熟悉的面孔在他們首次出現(xiàn)后大約 380 毫秒出現(xiàn)在他們的視野中心，這比他們能夠檢測(cè)到不熟悉的面孔快大約 80 毫秒。

較短的電路花費(fèi)的時(shí)間更少，但只能檢測(cè)到漂浮在外圍的類似面部的東西。

雖然研究人員不確定上丘中的神經(jīng)元在人類中的作用是否與在獼猴中的作用相同，他們是已知讓年幼的人類兒童能夠跟隨面孔并對(duì)情緒刺激做出反應(yīng)。

“這個(gè)新發(fā)現(xiàn)的電路解釋了我們?nèi)绾文軌蚩焖贆z測(cè)和觀察面部，即使它們首先出現(xiàn)在視力較差的周邊視野中，”解釋美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院（NIH）的神經(jīng)科學(xué)家理查德·克勞茲利斯（Richard Krauzlis）。

“這個(gè)回路可能是聚焦面孔的東西，幫助大腦學(xué)會(huì)識(shí)別個(gè)體并理解復(fù)雜的面部表情，幫助我們獲得重要的社交互動(dòng)技能。

在實(shí)驗(yàn)中，美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院（NIH）的研究人員掃描了兩只獼猴的大腦，以觀察當(dāng)動(dòng)物看到猴子的臉部，人臉，身體，手，水果或蔬菜或人造物體的圖像時(shí)，哪些神經(jīng)元被激活。

這些圖像被放置在猴子的中央視野之外，因此無法通過已知的面部識(shí)別大腦回路清楚地看到它們。

最終，美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院（NIH）的研究小組計(jì)算了上丘的140個(gè)神經(jīng)元，這些神經(jīng)元對(duì)外圍其他猴子的面部反應(yīng)最強(qiáng)烈。

當(dāng)結(jié)果合并時(shí)，研究小組發(fā)現(xiàn)，兩只猴子都可以在顯示圖像后僅30毫秒內(nèi)區(qū)分面孔和非面孔。到 50 毫秒時(shí)，這種辨別力的準(zhǔn)確率達(dá)到了 80%，而在 90 毫秒時(shí)，準(zhǔn)確率達(dá)到了 92% 的峰值。

相比之下，兩只猴子的上丘區(qū)分有生命和無生命的物體的準(zhǔn)確率只有75%，大約在圖像顯示后65毫秒。

對(duì)物體反應(yīng)較慢表明，需要更高階的皮質(zhì)區(qū)域來有意識(shí)地理解眼睛所看到的東西。另一方面，看起來像屬于臉部的特征繞過了更長(zhǎng)的路線，并立即觸發(fā)中腦中的神經(jīng)元。

這些發(fā)現(xiàn)有助于解釋為什么新生兒仍然注視著面孔，盡管他們的視覺皮層還沒有形成“面孔斑塊”——專門用于檢測(cè)面孔的神經(jīng)元集合——或者為每一張熟悉的面孔編碼信息的獨(dú)特神經(jīng)元模式。

新發(fā)現(xiàn)的回路也有助于解釋為什么一些靈長(zhǎng)類動(dòng)物以太快的速度將自己定向到其他面孔，以至于無法用它們的補(bǔ)丁神經(jīng)元來解釋，這些補(bǔ)丁神經(jīng)元承擔(dān)著“較慢但更精細(xì)的面部辨別?！?/span>

美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院（NIH）的研究人員現(xiàn)在想調(diào)查人類是否存在同樣的面部偏好回路。

“我們相信，這種面部偏好回路實(shí)際上可能會(huì)推動(dòng)大腦更高級(jí)的面部識(shí)別過程的發(fā)展。說克勞茲利斯。

“如果是這樣，那么上丘中這種面部偏好的缺陷可能會(huì)在以下方面發(fā)揮作用孤獨(dú)癥."

該研究發(fā)表在神經(jīng)元.

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